水刀作為一個(gè)有效的作業(yè)工具，射流自噴嘴噴出必須凝聚，當(dāng)射流脫離噴嘴，空氣立即作用在其邊界，試圖減少射流的速度，這種空氣阻力的阻滯作用引起射流的擴(kuò)散，常使人們對射流質(zhì)量造成錯(cuò)覺，射流中心核在沖擊靶件表面時(shí)成了主要的射流作用，顯然，控制靶距能有效減小這種空氣阻力的阻滯作用，在最佳工況下良好的噴嘴設(shè)計(jì)，其最佳靶距約為(50 - 100)do（為噴嘴孔直徑）。
射流壓力在靶件表面上的衰減是靶距的函數(shù)，在射流核兩倍長度處，射流軸心壓力pm，相對初始壓力P。下降50%（指噴嘴出口處的壓力），對最優(yōu)良的噴嘴，即使在理想工況下，射流核長度也只有大約200do。例如：手持噴槍上使用的典型噴嘴，其直徑為1.5-1. 8mm，在射流脫離噴嘴約30 - 36cm處壓力降至噴嘴出口處壓力的一半，在許多情況下“初始壓力值的一半”處的靶距非常短，大約只有100do。造成理想的射流工況離不開全程管路的穩(wěn)流狀態(tài)。
理想的射流條件包括：噴管直徑相對于噴嘴直徑的比值較大，管路的對稱性、圓形截面、為了平抑流體的不均勻性作用，靠近噴嘴前面的直管長度至少為進(jìn)水管的10倍（最好為20倍）。射流工況應(yīng)盡可能接近層流狀態(tài)，這種層流流動(dòng)結(jié)構(gòu)致密且穩(wěn)定，所表現(xiàn)的振蕩或擾動(dòng)最小。射流在噴嘴段內(nèi)發(fā)生轉(zhuǎn)變，脫離噴嘴則成為紊流，層流工況雷諾數(shù)Re<2200，而全流道紊流工況為Re>10000，在這兩個(gè)值之間的流體處于轉(zhuǎn)變狀態(tài)，也就是兩種流動(dòng)的混合狀態(tài)，由于這種狀態(tài)的流動(dòng)是不穩(wěn)定的，應(yīng)當(dāng)予以避免。向流體里加入長鏈聚合物能夠增長射流的穩(wěn)定性和補(bǔ)償噴嘴上游工況。
捷克學(xué)者L．M. Hlavac，I．M. Hlavacova曾推導(dǎo)出了計(jì)算水射流在環(huán)境介質(zhì)中衰減的簡化模型；根據(jù)假設(shè)水射流結(jié)構(gòu)的軸對稱性，同時(shí)推導(dǎo)出了描述等價(jià)水射流結(jié)構(gòu)發(fā)展的關(guān)系式，根據(jù)噴嘴內(nèi)部水射流形成的經(jīng)典水動(dòng)力學(xué)理論和一些非傳統(tǒng)觀點(diǎn)推導(dǎo)出計(jì)算水射流橫斷面速度場的一組方程。該方程組有助于計(jì)算水射流在環(huán)境介質(zhì)中的衰減和水射流在環(huán)境介質(zhì)的發(fā)展。
在推導(dǎo)方程的過程中，一些因素可以忽略不計(jì)，相對系統(tǒng)壓力而言，液體流動(dòng)中的其他壓力可以忽略，至于在實(shí)際操作條件中，液體不能認(rèn)為是理想的流體，而要在伯努利方程中加入兩個(gè)修正系數(shù)；液體密度系數(shù)和能量系數(shù)（由于摩擦和流體在噴嘴內(nèi)的收縮引起）。
水刀可以計(jì)算出射流從噴嘴出口流出的最大速度，然而該式僅適用于在射流的軸線附近區(qū)域。為了利用式計(jì)算射流的流速，有必要計(jì)算射流在壓力Po下的壓縮性系數(shù)y和噴嘴的溢流系數(shù)u。
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